UNIVERZA V LJUBLJANI PEDAGOŠKA FAKULTETA
Anja Jeglič
RAČUNANJE V SCRATCHU
Diplomsko delo
Ljubljana, 2017
UNIVERZA V LJUBLJANI PEDAGOŠKA FAKULTETA
UNIVERZITETNI ŠTUDIJSKI PROGRAM PRVE STOPNJE DVOPREDMETNI UČITELJ
SMER: MATEMATIKA - RAČUNALNIŠTVO
Anja Jeglič
Mentorica: doc. dr. Irena Nančovska Šerbec
RAČUNANJE V SCRATCHU
Diplomsko delo
Ljubljana, 2017
Zahvala
Zahvaljujem se mentorici doc. dr. Ireni Nančovski Šerbec za nasvete, ideje in strokovno pomoč pri nastajanju
diplomskega dela.
Hvala tudi članom moje družine, ki so me v času šolanja
podpirali in spodbujali.
POVZETEK
Namen diplomskega dela je medpredmetno povezovanje računalništva in matematike. V teoretičnem delu smo predstavili medpredmetno povezovanje, neopiagetovo teorijo kognitivnega razvoja in programski jezik Scratch. Nato smo opisali matematične koncepte, ki se pojavljajo v Scratchu in jih morajo učenci poznati, da lahko začnejo z izdelavo zahtevnejših projektov. Predstavili smo tudi učne cilje iz učnih načrtov za matematiko in neobvezni izbirni predmet računalništvo za 4. razred. S pomočjo teh ciljev smo nato umestili aktivnosti iz kartic Ready – Steady – Code: Numeracy with Scratch, v ustrezen razred v slovenski osnovni šoli.
Kartice vsebujejo veliko idej, kako medpredmetno poučevati računalništvo in matematiko.
V empiričnem delu diplome smo predstavili izvedbo dveh učnih ur pri računalništvu v 4.
razredu. V teh dveh urah so učenci izdelali kviz z vprašanji iz poštevanke in na koncu ure utrjevali poštevanko. S tem so spoznali tudi koncepte iz računalništva, kot so spremenljivke, naključna števila, zanke, vhodno-izhodne ukaze in pogojni stavek.
Ključne besede: medpredmetno povezovanje, neopiagetova teorija kognitivnega razvoja, Scratch, matematika, računalništvo
ABSTRACT
The purpose of this diploma is the cross-curricular integration of computer science and mathematics. In the theoretical part of diploma, we presented cross – curricular integration, neopiaget's theory of cognitive development and the programming language Scratch. Then we described the mathematical concepts that appear in Scratch and students need to know to be able to make more demanding projects. We also presented the learning goals from mathematics and computer science curricula for 4th grade. With the help of this goals we installed activities from Ready – Steady – Code: Numeracy with Scratch cards to the appropriate class in the Slovenian Elementary School. This cards contain a lot of ideas on how to teach computer science and mathematics together.
In the empirical part of diploma we presented the implementation of two classes in computer science in the 4th grade. During these two hours, students made a quiz with questions from multiplication and this way they improved their multiplication skills. They also learned concepts from computing, such as variables, random numbers and conditional statements.
Key words: cross-curricular integration, neopiaget's theory of cognitive development, Scratch, mathematics, computer science
KAZALO
UVOD ... 1
MEDPREDMETNO POVEZOVANJE ... 3
Medpredmetno povezovanje na vsebinski ravni ... 3
Medpredmetno povezovanje na konceptualni ravni ... 4
Medpredmetno povezovanje na procesni ravni... 4
Medpredmetne povezave v šolski praksi ... 4
NEOPIAGETOVA TEORIJA KOGNITIVNEGA RAZVOJA ... 5
Senzomotorična stopnja ... 5
Predoperativna stopnja ... 6
Stopnja konkretno logičnega mišljenja ... 6
Stopnja formalno logičnega mišljenja ... 6
SCRATCH ... 7
Scratch – grafični vmesnik ... 7
Operatorji ... 8
Osnove matematike v Scratchu ... 9
MATEMATIKA IN RAČUNALNIŠTVO V OSNOVNI ŠOLI ... 10
Učni cilji matematike in računalništva v drugi triadi ... 11
Računanje v Scratchu ... 12
EMPIRIČNI DEL ... 15
OPREDELITEV PROBLEMA IN CILJEV RAZISKAVE ... 15
VZOREC ... 15
POTEK RAZISKAVE ... 15
UČNI PRIPRAVI ... 16
ANALIZA REZULTATOV ... 24
Analiza predtesta in potesta ... 24
Analiza vprašalnika ... 25
Analiza izdelkov učencev ... 27
LITERATURA ... 31
1
UVOD
V današnjem svetu nas računalniška tehnologija spremlja na vsakem koraku. V Sloveniji se delež uporabnikov pametnih telefonov, računalnikov in tabličnih računalnikov od leta 2014 naprej povečuje. V letu 2016 je tako računalnik uporabljalo kar 75 % ljudi v Sloveniji, 63 % ljudi je uporabljalo pametne telefone in 22 % tablične računalnike (Statista, 2017). Vendar pa se večina uporabnikov pogosto počuti nemočno, saj ne obvladuje tehnologije tako dobro, da bi lahko izkoristili vse njene prednosti. Zato prihaja do potrebe po tem, da bi se vsi otroci in celo širše, ljudje izobrazili ne samo na področju učinkovite rabe tehnologije, ampak tudi na področju ustvarjanja programske opreme. Karen Brennan (2013) meni, da je zato potrebno, da otroke naučimo programirati, saj s tem spoznavajo računalniške koncepte in pridobijo nove poglede na računanje, ki izhaja iz sveta računalništva. Znanje programiranja omogoči ljudem, da niso več toliko odvisni od drugih, saj lahko sami rešijo večino težav, na katere naletijo med uporabo tehnologije (Brennan, 2013).
Zaradi vseh vrst novih tehnologij je življenje današnjih otrok drugačno, kot je bilo življenje njihovih prednikov. Učenci se morajo naučiti kreativnega razmišljanja, sistematične organizacije, kritične analize, skupinskega dela, komunikacije in vseživljenjskega učenja.
Vendar pa sodobne tehnologije v šolah le nadomeščajo stare načine poučevanja in ne podpirajo poučevanja spretnosti, ki jih dandanes potrebujemo (Resnick, 2013).
Veliko otrok z uporabo tehnologij nima težav in zna pošiljati sporočila, igrati računalniške igre in brskati po internetu. Kljub stalni uporabi digitalnih tehnologij je le nekaj otrok sposobnih ustvariti svoje lastne igre, animacije in podobno. To je podobno, kot če bi se otroci naučili brati, vendar ne bi znali pisati. Za uspešno kreiranje je potrebno nekaj osnov programiranja, ki spodbuja tudi računalniško razmišljanje in učenje strategij za reševanje problemov (Resnick idr., 2009).
V nekaterih evropskih državah je računalništvo postalo obvezni predmet, pri katerem se učenci učijo osnov programiranja in reševanja problemov. Tudi v Sloveniji se je z uvedbo neobveznega izbirnega predmeta računalništvo v drugi triadi začelo s poučevanjem programiranja in ne samo z učenjem uporabe programske opreme. Vendar pa je učni načrt za tretjo triado ostal nespremenjen, zato se učenci v tretji triadi še vedno učijo le uporabe programske opreme in ne programiranja, poleg tega pa je računalništvo še vedno izbirni predmet, ki ga izbere le določeno število učencev.
Zaradi načina preživljanja prostega časa, še posebej zaradi prisotnosti tehnologije, so se spremenile tudi učne navade otrok. Sodobni kurikuli so usmerjeni v učenje z razumevanjem in v razvijanje višjih taksonomskih ravni, toda didaktiki priznavajo, da je učenje na pamet še vedno potrebno. Na pamet se učimo črke v abecedi, poštevanko, besede v tujem jeziku in njihov zapis, nepravilne glagole, pesmice, telefonske številke in še bi lahko naštevali.
2
Avtomatizacija je faza pri učenju, v kateri se utirijo nove živčne poti (Marentič Požarnik, 2000). Avtomatizacija poštevanke je eden izmed učnih ciljev pri matematiki v 4. razredu osnovne šole. Če je učenec ne avtomatizira, počasneje rešuje naloge in dela pri tem napake.
Zaradi neuspeha se lahko spremeni najprej njegov odnos do poštevanke in nato še do matematike (Kavkler, Magajna, Košak Babuder, 2014). To lahko preprečimo z učinkovitim učenjem, ki povečuje motivacijo učencev. Strokovnjaki svetujejo, da se poučevanje in učenje poštevanke prilagodi posebnim potrebam otroka z različnimi didaktičnimi igrami, pripomočki in strategijami učenja in poučevanja (Farič, 2015).
Cilj diplomskega dela je opis aktivnosti, ki sodi v medpredmetno povezovanje, s katero se učenci hkrati učijo programiranja v vizualnem programskem okolju Scratch in utrjujejo poštevanko. Posebno pozornost posvečamo učenju konceptov iz programiranja, kot so spremenljivke, naključna števila in pogojni stavek.
3
MEDPREDMETNO POVEZOVANJE
Način izvajanja pouka v slovenskih osnovnih šolah je večinoma monodisciplinaren, kar pomeni, da se ločeno izvajajo različni predmeti. Pogosto so tudi vsebine znotraj enega predmeta ločene in zato učenci iz različnih vsebin težko povežejo znanje. V njihovih glavah je zato veliko nekih informacij, ki so razdrobljene in nepovezane ter zato manj uporabne.
Medpredmetno povezovanje je zato pomembno v učnem procesu, saj omogoča lažji transfer pri učencih. Medpredmetno povezovanje se je sprva zagotavljalo z navajanjem priporočenih korelacij v učnih načrtih, z občasnim povezovanjem učiteljev, ki so zasnovali nekaj ur pouka ali pa z različnimi projekti (Rutar, 2010).
Znanje posameznih disciplin ni več toliko pomembno kot to, da znamo v današnjem svetu, polnem informacij, te informacije ustrezno povezovati in obvladovati. To pa nam ločenost posameznih predmetov v šoli otežuje. Sodobni načini poučevanja zato kot pomemben element izpostavljajo medpredmetno povezovanje, s pomočjo katerega lahko načrtujemo poglobljeno in sistematično poučevanje. Posodobljeni učni načrti predvidevajo povezovanje na področju vsebin, konceptov in procesnih znanj (Sicherl-Kafol, 2008).
»Medpredmetno povezovanje je celosten didaktični pristop – pomeni horizontalno in vertikalno povezovanje znanj, vsebin in učnih spretnosti« (Sicherl-Kafol, 2008, str. 7).
Izkazalo se je, da ima medpredmetno povezovanje veliko pozitivnih lastnosti za učence. Ena izmed teh je motivacija učencev za učenje in boljši učni uspeh. Naučeno znanje lahko uporabijo tudi v drugih okoliščinah in imajo zaradi tega večji interes, da se določeno stvar naučijo. Poleg tega so boljši njihovi medosebni odnosi, izboljša se njihovo sodelovanje in spoštovanje. Boljši rezultati so tudi pri priklicu in razumevanju ter pri povezovanju učnih spretnosti z različnih področij. Učenci tako poglobljeno spoznavajo odnose med pojavi in lažje vzpostavljajo povezave med različnimi predmeti ali znotraj predmeta (Sicherl-Kafol, 2008).
Medpredmetno povezovanje lahko razdelimo na tri skupine glede na raven povezovanja. To so medpredmetno povezovanje na vsebinski ravni, medpredmetno povezovanje na konceptualni ravni in medpredmetno povezovanje na procesni ravni.
Medpredmetno povezovanje na vsebinski ravni
Pri medpredmetnem povezovanju na vsebinski ravni poskušamo določeno temo obravnavati pri različnih predmetih. To lahko naredimo z različnimi oblikami vzgojno-izobraževalnega dela. Medpredmetne povezave naj bodo smiselne in uporabljene takrat, ko bodo učenci na takšen način bolje razumeli učno temo, kot če bi poučevali ločeno. Pozorni moramo biti tudi na cilje posameznih predmetov, da ne znižamo kriterijev, ki bi jih običajno imeli, in da učenci res dosegajo cilje vseh predmetov, ki jih povezujemo (Sicherl-Kafol, 2008).
4
Primer medpredmetne učne teme, ki jo lahko povezujemo z računalništvom, je lahko zvok.
To lahko povezujemo tudi z glasbeno vzgojo, tehniko in tehnologijo, naravoslovjem in fiziko.
Medpredmetno povezovanje na konceptualni ravni
Pri medpredmetnem povezovanju na konceptualni ravni obravnavamo sorodne pojme pri različnih predmetih. Izkazalo se je, da imajo učenci težave pri transferu znanja med posameznimi področji. Pomembno je, da učenci pojme z različnih področij povezujejo, saj s tem gradijo pojmovne mreže, ki so pomembne v kognitivni strukturi. Vendar pa je treba dobro razmisliti o izbiri pojmov, saj pojmi nimajo univerzalne vrednosti in ne moremo vseh pojmov medpredmetno povezovati (Sicherl-Kafol, 2008).
Medpredmetno povezovanje na procesni ravni
Na ravni procesov povezujemo predvsem učenje procesnih znanj in spretnosti na področjih čustveno-socialnega razvoja, telesno-gibalnega razvoja in spoznavnega razvoja. Barbara Sicherl-Kafol (2008) kot eno izmed spretnosti s področja spoznavnega razvoja omenja tudi problemsko in ustvarjalno mišljenje, ki je pomembno tudi pri učenju programiranja in matematike.
Primer spretnosti je tudi orientacija v prostoru, ki jo lahko povežemo z matematiko, s športno vzgojo in tudi z računalništvom. Pri matematiki učenec opiše lego predmeta s pomočjo koordinatnega sistema, pri računalništvu pa s pomočjo pravilnega zaporedja ukazov lahko premaknemo objekt na želeno mesto.
V diplomskem delu bomo opisali primer programiranja igrice o poštevanki v Scratchu, ki povezuje matematična, deklarativna, konceptualna in proceduralna znanja z znanji iz programiranja: pogojni stavek, spremenljivka in ustvarjanje naključnih števil.
Medpredmetne povezave v šolski praksi
Za ustrezno medpredmetno povezovanje je pomembno predvsem timsko delo, fleksibilnost in ustrezna usposobljenost učiteljev ter prilagojenost učencem. Odvisno je tudi od klime posamezne šole in sodelovanja z drugimi delavci šole ter učenci in starši (Sicherl-Kafol, 2008). Pojavlja se tudi vprašanje, koliko snovi bomo medpredmetno povezovali in kakšno bi bilo ustrezno razmerje med poučevanjem kompetenc in običajnim linearnim poučevanjem (Rutar in Pavlič, 2010).
Poleg termina medpredmetno povezovanje pogosto zasledimo tudi termin kurikularne povezave. Kurikularne povezave sledijo iz kurikula in se osredotočajo na naslednje kompetence: sporazumevanje v maternem jeziku, sporazumevanje v tujih jezikih, matematična kompetenca ter osnovne kompetence v znanosti in tehnologiji, digitalna pismenost, učenje učenja, socialne in državljanske kompetence, samoiniciativnost in podjetnost, kulturna zavest in izražanje (Rutar in Pavlič, 2010). S kurikularnim povezovanjem
5
lahko na tak način razvijamo matematično kompetenco ter osnovne kompetence v znanosti in tehnologiji ter digitalno pismenost pri računalništvu. Prav tako pa digitalno pismenost lahko razvijamo tudi pri drugih predmetih s kurikularnimi povezavami.
NEOPIAGETOVA TEORIJA KOGNITIVNEGA RAZVOJA
Učenje preko aktivnosti, ki smo jo zasnovali in izvedli v eksperimentalnem delu, utemeljimo z neopiagetovo teorijo kognitivnega razvoja.
Neopiagetova teorija kognitivnega razvoja izhaja iz klasične Piagetove teorije. Piagetova teorija kognitivnega razvoja temelji na intelektualnem razvoju otrok med odraščanjem.
Osredotočena je na razvoj otrokovega abstraktnega razmišljanja na vseh področjih med odraščanjem (Gluga, Kay, Lister in Teague, 2012).
Neopiagetova teorija za razliko od Piagetove trdi, da lahko človek na določenem področju razvije svoje intelektualne sposobnosti in napreduje po stopnjah neopiagetove teorije ne glede na starost. To pomeni, da je lahko človek, ne glede na starost, na enem področju strokovnjak, na drugem področju pa šele začetnik (Gluga idr., 2012). Primerna je predvsem za opisovanje razvoja na področju programiranja (Teague, Corney, Ahadi in Lister, 2013).
Piaget je za opisovanje kognitivnega razvoja glede na starost otroka predlagal štiri stopnje.
Te stopnje so:
senzomotorična stopnja (od rojstva do 2. leta starosti);
predoperativna stopnja (od 2 let do 7 let);
stopnja konkretno logičnega mišljenja (od 7 let do 11 let);
stopnja formalno logičnega mišljenja (od 12. leta naprej).
Tako kot Piagetova teorija tudi neopiagetova teorija temelji na istih stopnjah razvoja, ki pa niso odvisne od starosti otroka (Teague idr., 2013).
Senzomotorična stopnja
Senzomotorična stopnja je najnižja stopnja 4-stopenjske lestvice kognitivnega razvoja.
Učenec začetnik, ki se nahaja na tej stopnji, pri programiranju še ni sposoben zanesljivega in natančnega sledenja kodi in ne zna določiti končnih vrednosti spremenljivk. Prvi razlog za to je lahko nerazumevanje oziroma napačne predstave o problemu. Drugi razlog je, da učenec začetnik ne želi slediti kodi, saj je to zanj prezahtevno in mora za uspešno sledenje večkrat prebrati kodo, da jo lahko razume (Teague idr., 2013).
6
Predoperativna stopnja
Senzomotorični stopnji sledi predoperativna stopnja. Učenci, ki so na tej stopnji, so zmožni zanesljivo in natančno slediti kodi. Pri sledenju kodi si pomagajo z induktivnim pristopom, kar pomeni, da sklepajo o kodi glede na vhodne in izhodne podatke (Teague idr., 2013).
Vendar pa še niso sposobni abstraktnega razmisleka o pomenu te kode in kakšne operacije so se izvedle s to kodo. Za začetnike so posamezne vrstice v kodi šibko povezane in se lahko osredotočijo le na eno abstraktno stvar naenkrat (Gluga idr., 2012).
Stopnja konkretno logičnega mišljenja
Naslednja stopnja je stopnja konkretno logičnega mišljenja. Na tej stopnji so učenci že zmožni deduktivnega sklepanja. To pomeni, da lahko takoj, ko preberejo kodo, povedo, kaj ta koda naredi, ne da bi pred tem zapisali potek sledenja (Teague idr., 2013).
Konkretno logično mišljenje vključuje abstraktno razmišljanje, ki pa je na tej stopnji povezano s poznanimi in resničnimi problemi in ne s hipotetičnimi situacijami. Zaradi tega je v imenu te stopnje tudi beseda konkretno, saj problemi temeljijo na konkretnih situacijah.
Učenec je zmožen napisati krajše programe, če ima dobro definiran problem, težave pa ima z daljšimi programi s pomanjkljivimi začetnimi podatki. Pri programiranju si pomagajo z reševanjem specifičnega podproblema, saj s tem zmanjšajo abstraktnost prvotnega problema (Gluga idr., 2012).
Stopnja formalno logičnega mišljenja
Na stopnji formalno logičnega mišljenja lahko učenec razmišlja logično, dosledno in sistematično, poleg tega pa mora biti zmožen tudi refleksije. Za razliko od prejšnje stopnje je učenec na tej stopnji sposoben razmišljati o hipotetičnih situacijah ali vsaj o situacijah, ki jih pred tem še ni srečal. Zmožen je tudi hipotetičnega deduktivnega razmišljanja, kar pomeni, da iz podatkov, ki so gotovo resnični, in iz podatkov, ki so pogojno resnični, z dodatnim iskanjem potrdi ali ovrže pogojno sklepanje. Na tej stopnji se odvija tudi reševanje problemov, ki je pogosto povezano s programiranjem. Reševanje problema je definirano kot petstopenjski proces:
1. razberemo problem iz opisa, 2. razdelimo na podprobleme,
3. preoblikujemo podprobleme v rešitve, 4. sestavimo,
5. ovrednotimo in ponovimo (Gluga idr., 2012).
7
Menimo, da so učenci vključeni v raziskavi glede na predtest in potest dosegli večinoma predoperativno stopnjo. Učenci so bili zmožni slediti kodi in s sklepanjem ugotoviti, kakšni so izhodni podatki glede na podane vhodne podatke. Predvidevamo, da nekaj učencev še ni doseglo predoperativne stopnje, saj niso znali določiti izhodnih podatkov glede na podane vhodne podatke.
SCRATCH
Scratch je vizualno programsko okolje. Učencem omogoča učenje programiranja s sestavljanjem blokov in možnost takojšnjega vpogleda v trenuten izdelek. Bloke lahko učenec premika in razstavlja, dokler ni zadovoljen s končnim izdelkom. V tem programskem okolju se učenci poleg programerskih konceptov srečajo tudi s koncepti iz matematike, kot so geometrija, merjenje, koordinatni sistem, koti in dolžinske enote. Poleg tega spodbuja sodelovanje, logično razmišljanje in ustvarjalno reševanje problemov. Preprosta uporaba omogoča učencem, da na enostaven način rešujejo probleme in pri tem uporabljajo svoje znanje iz matematike za reševanje problemov (Calder, 2010).
Vizualni programski jezik Scratch je primeren predvsem za otroke v drugi in tretji triadi. Za uporabo v prvi triadi pa obstaja tudi ScratchJr, ki je še enostavnejši za uporabo. V slovenskih osnovnih šolah učenci srečajo Scratch predvsem v drugi triadi, ko spoznavajo osnove programiranja in algoritmov. Preveden je v veliko različnih jezikov, med njimi tudi v slovenščino in je tudi zato tako priljubljen, saj ga lahko uporabljajo tudi učenci, ki še ne razumejo angleško. Primeren je tudi zato, ker vsebuje veliko konceptov, ki so zapisani tudi v učnem načrtu za računalništvo v drugi triadi. Poleg učnih ciljev iz računalništva pa lahko učenci usvojijo tudi znanja iz matematike.
V diplomi se bomo osredotočili na razumevanje programerskih konceptov, kot so operatorji, spremenljivke, pogojni stavki, naključna števila in komuniciranje z računalnikom (vhodno- izhodni ukazi).
Scratch – grafični vmesnik
Že na prvi pogled lahko vidimo, da je programsko okolje Scratch razdeljeno na štiri dele:
oder, paleta blokov, okno za sestavljanje blokov in okno figur. Paleta blokov je razdeljena na 10 enot, ki so označene z različnimi barvami. To so: premikanje, izgled, zvok, svinčnik, podatki, dogodki, krmiljenje, zaznavanje, operatorji in več blokov. Vsaka od teh ima več različnih ukazov, ki so si po funkcionalnosti podobni. V nadaljevanju bodo predstavljeni predvsem ukazi iz palete operatorjev, saj s pomočjo le-teh lahko v Scratchu izvajamo računske operacije in spoznavamo različne matematične koncepte.
8
Slika 1: Zaslonska slika vizualnega programskega okolja Scratch
Operatorji
Paleta operatorjev je v Scratchu označena z zeleno barvo. Na začetku imamo štiri osnovne računske operacije (seštevanje, odštevanje, množenje in deljenje). Za te ukaze je značilno, da nam vrnejo le izračunano vrednost izraza, ne pa celotnega izraza. V primeru, da bi želeli zapisati poljuben račun, bi za to uporabili ukaz reci, v katerega bi zapisali račun. Med operatorji se nahaja tudi ukaz za naključno število, ki nam vrne naključno naravno število v obsegu, ki ga sami določimo. Nato sledijo operatorji za primerjanje, ki vrnejo pravilno ali nepravilno, glede na to, ali neenakost velja ali ne. Najdemo tudi logične operatorje za negacijo, konjunkcijo in disjunkcijo, s katerimi si pomagamo pri sestavljanju pogojnih stavkov. Z operatorji pa lahko tudi zaokrožujemo, iščemo ostanek pri deljenju ali pa nam vrnejo rezultate zahtevnejših računskih problemov, kot so na primer koreni, logaritmi in podobno. Tem ukazom se v diplomski nalogi ne bom posvečala, saj so primerni bolj za učenje v srednji šoli kot v osnovni šoli.
9
Slika 2: Slika palete operatorjev v Scratchu
Osnove matematike v Scratchu
Kljub temu da je Scratch enostaven za uporabo in skoraj ne potrebujemo nobenega predznanja, se v Scratchu srečamo z nekaterimi matematičnimi koncepti, ki nam koristijo.
Ena izmed takšnih stvari je pozicija figure na odru, za katero se skriva znanje dvodimenzionalnega koordinatnega sistema. Figura se na začetku nahaja v sredini platna, kjer sta koordinati x in y enaki 0. S premikanjem figure se koordinati spreminjata in sta lahko negativni ali pozitivni. S spreminjanjem koordinate x se figura premika levo in desno, s spreminjanjem koordinate y pa se premika gor ali dol. S tem učenci usvojijo osnovne koncepte koordinatnega sistema, potrebno pa je tudi poznavanje negativnih števil. Znanje
10
kotov in vrtenje v smeri urinega kazalca sta prav tako pomembna pri premikanju, saj lahko figure premikamo tudi v kakšni drugi smeri, ne samo vodoravno in navpično.
Uporaba Scratcha izboljšuje matematično in računalniško razmišljanje. Oboje vključuje logično razmišljanje za kombiniranje blokov, da program deluje tako, kot smo si zamislili, saj pogosto vključuje več figur, delov kod, spremenljivk in zvokov. Scratch uporabljajo tudi učitelji pri svojih urah matematike, tako da pripravijo projekt, s katerim pokažejo kakšno matematično zanimivost, ki je drugače ne bi mogli pokazati. Primer takšnega projekta je projekt, imenovan Penny flipper, ki ga je pripravila Karen Randell, za prikaz meta kovanca in verjetnosti. Prednost tega projekta je v tem, da lahko kovanec vržemo zelo velikokrat in tako učencem pokažemo, da se verjetnost približuje 0,5, če kovanec vržemo večkrat (Quinn, 2011).
V diplomskem delu smo si na podoben način zadali nalogo predstaviti avtomatizacijo poštevanke s pomočjo Scratcha. Učenci programirajo figuro, ki zastavlja račune v obliki kviza oziroma uganke o poštevanki. Med testiranjem projektov (igrice v obliki kviza) pa so utrjevali znanje iz poštevanke.
MATEMATIKA IN RAČUNALNIŠTVO V OSNOVNI ŠOLI
Računalništvo se v slovenskih osnovnih šolah izvaja v obliki izbirnih predmetov in sicer kot neobvezni izbirni predmet Računalništvo v drugi triadi in v tretji triadi pa kot izbirni predmeti: Urejanje besedil, Multimedija in Računalniška omrežja. Matematika je v osnovni šoli obvezni predmet v vseh razredih. Učni načrt za matematiko opredeljuje matematiko kot enega temeljnih predmetov v osnovni šoli, ki ima veliko vlogo podpore drugim znanostim, saj jo srečujemo na večini področij človekovega življenja in ustvarjanja. Zaradi razvoja tehnologij je matematika vedno bolj skrita in rutinsko reševanje matematičnih postopov postaja vedno manj pomembno. V ospredje prihajajo predvsem razumevanje, medpredmetno povezovanje in uporaba matematičnega znanja ter zmožnost reševanja problemov (Ministrstvo za izobraževanje, znanost in šport, 2011).
Pri računalništvu v drugi triadi se učenci srečajo z osnovami tehnologije, ki se ves čas razvija in nadgrajuje. Neobvezni izbirni predmet je zasnovan tako, da se učenci ne učijo dela s posameznimi računalniškimi programi, ampak spoznajo osnovne računalniške koncepte.
Znanja, ki jih pridobijo, so tako uporabna tudi na drugih področjih in niso vezana samo na računalništvo (Ministrstvo za izobraževanje, znanost in šport, 2013).
11
Učni cilji matematike in računalništva v drugi triadi
V diplomski nalogi bom predstavila tiste cilje z matematične teme Aritmetika in algebra za 4.
razred, kamor tudi spada sklop Računske operacije in njihove lastnosti, kjer se učenci učijo osnov računanja in računskih operacij.
V 4. razredu učenci pri matematiki:
pisno seštevajo in odštevajo naravna števila do 10 000;
ocenijo rezultate;
delijo z ostankom (v okviru poštevanke);
ustno množijo in delijo z 10 in s 100;
ustno in pisno množijo s številom v množici naravnih števil do 10 000;
pisno množijo z večkratniki števila 10 v množici naravnih števil do 10 000;
pisno delijo z enomestnim številom in napravijo preizkus (tudi z ostankom);
pisno delijo z večkratniki števila 10 (brez ostanka);
poimenujejo člene posameznih računskih operacij;
uporabljajo na konkretnih primerih zakon o zamenjavi in zakon o združevanju (komutativnost in asociativnost) pri seštevanju in množenju;
razumejo vlogo števil 0 in 1 pri računskih operacijah;
izračunajo vrednost številskega izraza in upoštevajo vrstni red izvajanja računskih operacij;
izračunajo vrednost številskega izraza z oklepaji;
uporabijo računske operacije pri reševanju besedilnih nalog.
Učni cilji pri računalništvu v 4. razredu niso tako natančno določeni kot pri matematiki in so zapisani skupaj za celotno drugo triado. Obvezni operativni učni cilji iz sklopov Algoritmi, Programi in Reševanje problemov so:
Učenci:
razumejo pojem algoritem;
znajo vsakdanji problem opisati kot zaporedje korakov;
znajo z algoritmom predstaviti preprosto opravilo;
algoritem predstavijo simbolno (z diagramom poteka) ali s pomočjo navodil v preprostem jeziku;
sledijo algoritmu, ki ga pripravi nekdo drug;
znajo v algoritem vključiti vejitev (če) in ponavljanje (zanke);
znajo povezati več algoritmov v celoto, ki reši nek problem;
znajo slediti izvajanju tujega programa;
znajo algoritem zapisati s programom;
znajo v program vključiti konstante in spremenljivke;
12
razumejo različne podatkovne tipe in jih znajo uporabiti v programu;
znajo spremenljivkam spremeniti vrednost s prireditvenim stavkom;
znajo v programu prebrati vhodne podatke in jih vključiti v program;
znajo izpisovati vrednosti spremenljivk med izvajanjem programa in izpisati končni rezultat;
v program vključijo logične operatorje;
znajo uporabiti pogojni stavek in izvesti vejitev;
razumejo pojem zanke in ga znajo uporabiti za rešitev problema;
prepoznajo in znajo odpraviti napake v tujem programu;
se seznanijo z dogodkovnim programiranjem;
so zmožni grafične postavitve scene (velikost objektov, ozadje, pozicioniranje);
znajo našteti faze reševanja problema;
znajo najti ustrezno orodje, s katerim rešijo problem;
znajo problem razdeliti na več manjših problemov;
znajo načrtovati in realizirati rešitev;
znajo učinkovito sodelovati v skupini in rešiti problem z uporabo informacijsko- komunikacijske tehnologije;
znajo ceniti neuspešne poskuse reševanja problema kot del poti do rešitve (Ministrstvo za izobraževanje, znanost in šport, 2011; 2013).
Zapisane učne cilje iz računalništva in matematike lahko v 4. razredu medpredmetno povezujemo s pomočjo Scratcha. Poleg predstavljenih učnih ciljev lahko medpredmetno povezujemo tudi druge teme iz matematike, ne samo računanja, ki se pojavljajo v višjih razredih. Primer takšnega povezovanja je učenje kotov, ki se v slovenski osnovni šoli poučuje od 6. razreda naprej. Vendar pa se bom v diplomskem delu osredotočila na računanje, zato to omenjam le kot primer medpredmetnega povezovanja na drugih matematičnih področjih.
Računanje v Scratchu
Knjiga za učitelje in kartice Ready – Steady – Code: Numeracy with Scratch vsebuje veliko idej za učenje matematike in programiranja v Scratchu (O'Neill, 2009). Z 21 različnimi aktivnostmi na karticah se učenci lahko naučijo programiranja in matematike na zabaven način.
Pogledala sem aktivnosti, s katerimi se učenci učijo računanja v drugi triadi in v učnih načrtih za matematiko in računalništvo poiskala cilje, ki jih s posamezno aktivnostjo dosežemo, ter umestila aktivnost v ustrezen razred v osnovni šoli. Večina aktivnosti je primerna za 2. triado, nekatere aktivnosti pa so bolj zahtevne glede matematičnih pojmov in so primernejše za 3.
triado. Za vsako kartico sem v tabeli zapisala učne cilje in koncepte iz računalništva in matematike, ki jih učenci pri aktivnosti spoznajo oziroma uporabijo. V empiričnem delu sem nato napisala učno pripravo, ki je kombinacija in prilagoditev nekaterih aktivnosti iz teh kartic.
13
Kartica Cilj računalništvo Cilj matematika Razred
1a Razumejo različne podatkovne tipe in jih znajo uporabiti v programu.
Računajo v množici naravnih števil.
4. – 6.
1b Razumejo različne podatkovne tipe in jih znajo uporabiti v programu.
Urejajo, primerjajo naravna števila po velikosti.
4. – 6.
1c Znajo povezati več algoritmov v celoto, ki reši problem.
Izračunajo del od celote 5. – 6.
1d Znajo vsakdanji problem zapisati kot zaporedje korakov.
Izračunajo ploščino kvadrata. 5. – 6.
2 Znajo v algoritem vključiti ponavljanje (zanko), znajo v program vključiti spremenljivke.
Uporabljajo pojem večkratnik. 4. – 6.
3 Znajo v algoritem vključiti ponavljanje (zanko), znajo v program vključiti spremenljivke.
Rešijo enačbe s premislekom. 5. – 6.
4 Znajo v algoritem vključiti ponavljanje (zanko), znajo v program vključiti spremenljivke.
Poznajo odstotni račun. 3.
triada 5 Znajo v programu prebrati vhodne
podatke in jih vključiti v program.
Izračunajo vrednost številskega izraza.
4. – 6.
6 Znajo v program vključiti zanko. Množijo naravna števila. 4. – 6.
7 Znajo v program vključiti zanko in uporabljati spremenljivke.
Štejejo do 10 000. 4. – 6.
8 Znajo uporabiti zanko, pogojni stavek. Pozna pojem koordinat v koordinatnem sistemu.
3.
triada 9 Znajo uporabiti naključno število. Množijo naravna števila. 4. – 6.
10 Znajo vključiti zanko v program. Narišejo kote in opišejo velikost posameznih vrst kotov.
6. – 9.
11 Znajo vključiti zanko v program, uporabijo spremenljivke.
Poznajo pravilne n-kotnike in velikost notranjih kotov n- kotnika.
3.
triada 12 Znajo vključiti zanko, naključna
števila.
Izračunajo empirično verjetnost dogodka.
3.
triada 13 Znajo vključiti zanko, naključna
števila.
Izračunajo empirično verjetnost dogodka.
3.
triada 14 Znajo vključiti spremenljivke. Koordinatni sistem. 3.
triada 15 Znajo v program vključiti zanke. Poznajo pojem kvadrat in pojem
kota.
6. – 9.
16 Znajo v program vključiti zanke in spremenljivke.
Poznajo pojem pravilni večkotnik, kot in jih uporabiti pri risanju vzorcev.
3.
triada 17 Definirajo nov blok. Poznajo pojem kota in znajo
risati vzorce.
6. – 9.
18 Znajo v program vključiti zanke, spremenljivke in pogojne stavke.
Delijo z ostankom v okviru poštevanke.
4. – 6.
14 19 Znajo ustvariti seznam števil in
uporabiti spremenljivke.
Štejejo do 10 000. 4. – 6.
20 Znajo uporabiti spremenljivke, zanke in operatorje.
Znajo izračunati ploščino pravokotnika.
4. – 6.
21 Znajo uporabiti spremenljivke, zanke in operatorje.
Znajo izračunati ploščino kroga. 3.
triada
Tabela 1: Aktivnosti s kartic in učni cilji
Navdih za aktivnost smo dobili s karticami in knjigo Ready – Steady – Code: Numeracy with Scratch, pri čemer smo prilagodili aktivnosti, s katerimi so učenci utrjevali znanje o poštevanki in programiranju, oziroma se nanašajo na pokrivanje učnih ciljev iz matematike in računalništva.
15
EMPIRIČNI DEL
OPREDELITEV PROBLEMA IN CILJEV RAZISKAVE
Z raziskavo smo skušali ugotoviti, kako z izvedbo ene izmed aktivnosti, ki so predstavljene v knjigi Numeracy with Scratch, učenci pri uri, ki jo lahko uvrstimo v medpredmetno povezovanje, usvajajo znanja iz računalništva in matematike (O'Neill, 2009). Učenci so izdelali program, s katerim so utrjevali poštevanko, svoj program pa so lahko poljubno nadgradili. S pomočjo predtestov in potestov smo preverili, kako se je znanje matematike in računalništva pri uri izboljšalo, analizirali pa smo tudi izdelke učencev in vprašalnike, s katerimi smo ocenili njihov odnos do aktivnosti.
VZOREC
Učni uri računanja v Scratchu smo izvedli v 4. razredu pri neobveznem izbirnem predmetu Računalništvo v mesecu aprilu med obvezno pedagoško prakso. Učenci imajo eno uro obveznega izbirnega predmeta računalništva na teden, zato smo učni uri izvedli v dveh tednih. V prvem tednu je bili pri uri prisotnih 12 učencev, v drugem tednu pa je bil eden izmed njih odsoten, poleg tega pa sta bila v razredu dva nova učenca, ki ju prejšnji teden ni bilo. Pri obeh učnih urah je bilo tako prisotnih 11 učencev, od tega 4 deklice in 7 dečkov.
Analizirala sem vprašalnike tistih 11 učencev, ki so bili prisotni pri obeh urah, saj sem za vsakega posameznika primerjala predtest in potest, da sem lahko opazovala, ali je prišlo do napredka znanja. Učenci so imeli predznanje iz Scratcha, saj so že približno pol leta obiskovali neobvezni izbirni predmet Računalništvo. Pred tem so učenci že poznali pogojni stavek in nekaj osnov o zankah. Ostalih konceptov (vhodno-izhodni ukaz, naključna števila, spremenljivke, operatorji) pred tem pri pouku niso spoznali.
POTEK RAZISKAVE
Na začetku prve učne ure so učenci rešili predtest, s katerim smo preverili njihovo znanje matematike in računalništva. Predtest je bil sestavljen iz dveh nalog o poštevanki in dveh nalog o konceptih iz računalništva. Učenci so v nadaljevanju ure reševali kviz v Scratchu, v katerem metulj postavi vprašanje, za pravilen odgovor pa lahko poleti naprej proti svojemu prijatelju. Učencem sem povedala, da bodo tudi sami izdelali projekt v obliki matematičnega kviza ali uganke, ki ga bodo na koncu ure lahko reševali tudi njihovi sošolci tako, da se bodo presedli. Nato smo začeli z utrjevanjem konceptov iz Scratcha, ki so jih potrebovali v nadaljevanju ure za ustvarjanje projektov in s spoznavanjem vhodno-izhodnih operacij:
ukaza vprašaj in počakaj ter operatorjev, ki jih učenci pred tem še niso poznali. V drugem delu ure so učenci izbrali svojega glavnega junaka, oziroma figuro, ki so jo animirali s Scratch ukazi, in ozadje ter začeli sami izdelovati projekt. V drugem tednu so nadaljevali z izdelavo projekta, pri tem pa so uporabili tudi naključna števila in spremenljivke, tako da je kviz postal uporaben za večkratno uporabo. Učence sem spodbudila, naj tudi sami raziskujejo v Scratchu
16
in dodajo v projekt tudi kakšno svojo zamisel. Na koncu ure so učenci rešili še potest, ki je preverjal iste učne cilje kot predtest. Zatem so izpolnili vprašalnik, s katerim smo preverili odnos učencev do izbrane učne teme. V nadaljevanju podajam učni pripravi, po katerih sem izvedla učni uri.
UČNI PRIPRAVI
1. UČNA URA
OSNOVNI PODATKI:
Šola: Osnovna šola Marije Vere Kamnik Razred: 4. razred
Datum: 10. 4. 2017
Predmet: neobvezni izbirni predmet računalništvo Učna tema: Scratch
Učna enota: Operatorji in pogojni stavek
Učne oblike: frontalna oblika, individualna oblika
Učne metode: metoda dela z računalnikom, delo v programu Scratch Operativni učni cilji:
Ob koncu učne ure učenec zna:
razložiti, kaj nam vrne operator množenja;
uporabiti pogojni stavek v povezavi z operatorji;
postaviti vprašanje v Scratchu in razložiti, kaj nam vrne ukaz odgovor.
Učna sredstva:
učila: Scratch
učni pripomočki: računalnik Didaktične etape učnega procesa:
pripravljanje ali uvajanje
obravnava nove učne snovi
urjenje ali vadenje
Medpredmetne povezave: matematika Novi pojmi: operator
Literatura: Numeracy with Scratch
17 POTEK UČNE URE:
UVODNI DEL: UVAJANJE
ČAS UČITELJ UČENEC UČNE
OBLIKE, METODE, TEHNIKE 5 min Pozdravim učence in jim
povem, da bodo danes in naslednjič izdelovali
matematični kviz o poštevanki.
Učencem razdelim predtest, ki ga bodo rešili, da preverim njihovo predznanje
matematike, računalništva in motivacijo za delo.
Učenci poslušajo in nato rešijo predtest.
frontalna oblika, individualna oblika
GLAVNI DEL: OBRAVNAVANJE UČNE SNOVI/URJENJE/SPROTNO PONAVLJANJE VSEBINSKI
POUDARKI
UČITELJ UČENEC UČNE OBLIKE,
METODE, TEHNIKE 1. podnaslov (čas)
Spoznavanje vhodno-
izhodnega ukaza vprašaj in počakaj 10 min
Učencem pokažem kviz, ki sem ga pripravila v Scratchu na temo množenja števil.
Povem jim, da bodo oni danes izdelovali podoben kviz. Pred samostojnim delom pa bom skupaj spoznali nekaj osnovnih ukazov, ki jih še ne poznajo.
Vprašam jih, če so že kdaj delali igrico, pri kateri bi uporabnik moral odgovarjati na vprašanja. Povem jim, da v Scratchu obstaja za to ukaz vprašaj in počakaj. Tisto, kar uporabnik vtipka, se shrani v ukaz odgovor. Z učenci
Učenci si pogledajo kviz, ki sem ga pripravila in skupaj odgovarjajo na vprašanja, ki jih postavlja metulj.
Učenci povedo, da takšne igre še niso izdelovali.
frontalna oblika, individualna oblika, metoda razgovora, metoda dela z
računalnikom, metoda razlage
18 poskusimo ta ukaz s tem, da uporabnika vprašamo, kako mu je ime in vidimo, da se odgovor shrani v okvirček.
Učencem naročim, naj napišejo vprašanje in nanj odgovarjajo. Pri tem naj opazujejo, kaj se pokaže v okvirčku odgovor, ki ga pred tem kliknejo tako, da se jim pokaže na zaslonu. Učence vprašam, kaj so opazili. Ko učenci povedo svoje ugotovitve, jim povem (to tudi sami ugotovijo), da se njihov odgovor vedno shrani v odgovor in ga na tak način lahko naprej uporabljajo.
Učenci postavljajo različna vprašanja in opazujejo dogajanje v okvirju odgovor.
Učenci povedo, da se v okvirju odgovor vedno pokaže tisto, kar so oni odgovorili.
2. podnaslov (čas) Spoznavanje operatorjev in sestavljanje preprostega računa ter preverjanje pravilnosti izračuna
15 min
Nato se lotimo spoznavanja operatorjev za množenje in seštevanje (učencem povem, da se množenje v Scratchu označi z * in ne s piko, kot so navajeni). Učencem naročim, naj preverijo, kaj se izpiše, če uporabimo operator
množenja in kaj če uporabimo ukaz reci.
Z učenci se pogovorimo o tem, kar so sedaj spoznali in jih vprašam, kakšna je torej razlika med operatorjem in ukazom reci, v katerega napišemo račun, tako da uporabimo znak *.
Sedaj naročim učencem, naj sestavijo poljuben račun in s tem preverim, če so res razumeli razliko med
operatorjem in ukazom brez
Učenci preizkušajo operator za množenje in ugotavljajo, kaj se izpiše, ko uporabimo operator, in kaj, ko uporabimo le ukaz reci.
Učenci ugotovijo, da operator izračuna račun, medtem ko ukaz reci pove račun.
Učenci sedaj poznajo razliko med
operatorjem in ukazom reci, ko sami zapišemo račun.
Učenci zapišejo račun.
frontalna oblika, individualna oblika, metoda razgovora, metoda dela z
računalnikom, metoda razlage
19 operatorja.
Ko spoznamo osnovne ukaze, naredimo program, ki
uporabniku zastavi vprašanje, uporabnik pa nanj odgovori, nato pa preveri, ali je rešitev pravilna ali ne. Glede na to, da so učenci že srečali pogojni stavek, se na tem mestu skupaj le spomnimo, kako bomo sestavili pogoj.
Sestavimo pogoj s pomočjo vsega, kar smo se danes že naučili, in dokončamo ta račun.
Učenci pomagajo pri sestavljanju pogoja.
3. podnaslov (čas)
Utrjevanje in samostojno delo 14 min
Učenci v drugem delu ure začnejo s samostojnim
delom. Povem jim, da si lahko sami izberejo glavni lik, ozadje in kakšno nagrado bo uporabnik dobil, če bo uspešen pri reševanju kviza.
Kviz, ki ga sestavljajo, mora vsebovati vsaj 5 vprašanj, ki so povezana s poštevanko.
Učenci zaenkrat račune sestavljajo tako, da si sami izberejo števila in račune (ni naključnih vrednosti). Dodati morajo tudi, kaj se zgodi, če pravilno odgovorimo (na primer: lik se premakne stopnico višje po lestvici, v nasprotnem primeru gre mesto navzdol). To si učenci zamislijo po svoje in ustrezno vključijo v celo zgodbo kviza.
Med samostojnim delom učencem pomagam pri
Učenci samostojno izdelujejo kviz, ki si ga zamislijo sami.
frontalna oblika, individualna oblika, metoda razgovora, metoda dela z
računalnikom, metoda razlage
20 sestavljanju programa.
ZAKLJUČNI DEL: ZAKLJUČNO PONAVLJANJE/PREVERJANJE
ČAS UČITELJ UČENEC UČNE
OBLIKE, METODE, TEHNIKE 1 min Učencem na koncu naročim,
naj shranijo svoje delo, da bodo naslednjič lahko to še dokončali in nadaljevali z delom. Nato pozdravim učence in jim zaželim lep dan.
Učenci shranijo svoje
projekte in zapustijo učilnico.
frontalna oblika, individualna oblika
Slika 3: Projekt v vizualnem programskem okolju Scratch, ki ga na začetku ure pokažem učencem
21 2. UČNA URA
OSNOVNI PODATKI:
Šola: OŠ Marije Vere Kamnik Razred: 4. razred
Datum: 24. 4. 2017
Predmet: NIP Računalništvo Učna tema: Scratch
Učna enota: Naključna števila in spremenljivke Učne oblike: frontalna oblika, individualna oblika
Učne metode: metoda razlage, metoda razgovora, metoda dela z računalnikom Operativni učni cilji:
Ob koncu učne ure učenec zna:
shraniti naključno število v novo spremenljivko, ki jo pred tem ustvari;
razume kako deluje operator naključno število;
ustvari novo spremenljivko.
Učna sredstva:
učila: Scratch
učni pripomočki: računalnik Didaktične etape učnega procesa:
pripravljanje ali uvajanje
obravnava nove učne snovi
urjenje ali vadenje
Medpredmetne povezave: matematika Novi pojmi: naključno število, spremenljivka Literatura: Numeracy with Scratch
22 POTEK UČNE URE:
UVODNI DEL: UVAJANJE
ČAS UČITELJ UČENEC UČNE OBLIKE,
METODE, TEHNIKE 5 min Pozdravim učence in povem,
da bomo danes nadaljevali z delom prejšnjega tedna.
Povem jim, da bodo danes izdelali kviz, v katerem se bodo računi spreminjali vsakič, ko bodo program ponovno zagnali.
Učenci poslušajo. frontalna oblika, metoda razlage
GLAVNI DEL: OBRAVNAVANJE UČNE SNOVI/URJENJE/SPROTNO PONAVLJANJE VSEBINSKI
POUDARKI
UČITELJ UČENEC UČNE OBLIKE,
METODE, TEHNIKE 1. podnaslov
(čas)
Spoznavanje z naključnimi števili in spoznavanje spremenljivk 15 min
Učencem pokažem vrečko, v kateri imam 10 listkov, na katerih so zapisana števila od 1 do 10. Enemu od učencev naročim, naj izžreba en listek in napiše število na tablo. Nato listek vrne v vrečko in nekdo drug izžreba drugo število.
Učencem povem, da na podoben način deluje tudi operator naključno število med 1 in 10.
Učence vprašam, kako bi si računalnik sedaj zapomnil to število, da ga ne bo pozabil.
Povem jim, da lahko ustvarimo novo spremenljivko, kar si lahko predstavljajo kot
Učenci poslušajo in pomagajo pri izvedbi aktivnosti.
frontalna oblika, individualna oblika, metoda razgovora, metoda dela z računalnikom, metoda razlage
23
»predalček«, kamor odložimo to številko.
Učencem naročim, naj odprejo Scratch in ustvarijo dve novi spremenljivki, kamor bodo shranili naključni števili. Nato z učenci na podoben način kot prejšnji teden sestavimo račun, ki ga vstavimo v vprašaj in počakaj. Skupaj se
spomnimo prejšnjega tedna in preoblikujemo program, ki smo ga naredili prejšnji teden, tako da bodo računi generirani naključno.
2. podnaslov (čas)
Ponavljanje 15 min
Učence spomnim na to, da v Scratchu obstajajo ukazi, s katerimi lahko en del kode večkrat ponovimo. Učencem naročim, naj sedaj dokončajo svoje delo tako, da bo program čim bolj zanimiv zanje in da bodo s tem programom lahko vadili poštevanko.
Učenci najprej poslušajo navodila, nato pa samostojno dopolnijo svoj program s svojimi zamislimi tako, da bo kviz uporaben za vadenje poštevanke.
frontalna oblika, individualna oblika, metoda razgovora, metoda dela z računalnikom, metoda razlage
3. podnaslov (čas) Igranje kviza svojega soseda 5 min
V zadnjem delu ure učenci pokažejo svoj kviz svojemu sosedu in ga tudi odigrajo.
Učenci igrajo kviz svojega sošolca.
individualna oblika, metoda dela z
računalnikom
24
ZAKLJUČNI DEL: ZAKLJUČNO PONAVLJANJE/PREVERJANJE
ČAS UČITELJ UČENEC UČNE OBLIKE,
METODE, TEHNIKE UČILA/UČNI PRIPOMOČKI 5 min Na koncu ure učencem
razdelim potest, ki ga bom potrebovala za analizo ur za diplomo in jim naročim, naj ga rešijo. Na koncu se učencem zahvalim za sodelovanje in jim zaželim lep dan.
Učenci rešijo potest in nato zapustijo učilnico.
metoda razgovora
ANALIZA REZULTATOV
V tem poglavju bomo analizirali rezultate predtesta, potesta in vprašalnika o odnosu učencev do učne snovi.
Analiza predtesta in potesta
Na začetku prve učne ure so učenci rešili 4 naloge na predtestu, ki so preverjale njihovo znanje matematike in računalništva. Prvi dve nalogi sta bili povezani s poštevanko, drugi dve pa v zvezi z operatorji in vprašanji v Scratchu. Podobno je bil sestavljen tudi potest, ki je imel 3 naloge, saj je bila tretja naloga sestavljena iz dveh podvprašanj.
Prva naloga na predtestu je bila zelo dobro reševana, saj so vsi učenci, razen enega, pravilno izračunali vse račune. Za te učence je bila ta naloga očitno prelahka, saj z njo niso imeli težav.
Na potestu so vsi učenci pravilno rešili vse račune pri prvi nalogi, ki je preverjala iste učne cilje, kot naloga na predtestu. Glede na to, da imajo učenci običajno težave s poštevanko, sem pričakovala, da bodo predtest reševali slabše. Učenci so na končni vprašalnik zapisali tudi svojo oceno pri matematiki in računalništvu in kot sem opazila, so vsi učenci, razen dveh pri matematiki, odlični ali prav dobri, kar je verjetno razlog, da so bili rezultati tako dobri. Dva učenca sta pri matematiki dobra in eden izmed njiju je imel pri prvi nalogi na predtestu eno napako.
Pri drugi nalogi na predtestu, ki je prav tako preverjala znanje poštevanke, so imeli nekateri učenci več težav. To je bila besedilna naloga, ki je imela dve podvprašanji. Na predtestu je šest učencev pravilno rešilo celotno nalogo. Trije učenci so pravilno odgovorili na eno izmed dveh vprašanj, dva učenca pa sta nalogo rešila nepravilno oziroma sta pustila prazno. To sta bila ravno tista dva učenca, ki imata pri matematiki oceno 3. Na potestu je bila prav tako besedilna naloga, ki je imela eno vprašanje, pri katerem je moral učenec pravilno uporabiti znanje poštevanke. Na potestu so drugo nalogo pravilno rešili vsi učenci.
25
Tretja naloga na predtestu je preverjala, če učenci vedo, kaj vrne operator za seštevanje v vizualnem programskem okolju. Preverjala je doseganje učnega cilja s področja računalništva. Na izbiro so imeli dve možnosti: ali vrne izračunano vrednost ali prvotni račun.
Na to vprašanje so pravilno odgovorili le trije učenci, ostalih osem je obkrožilo napačen odgovor. Glede na to, da učenci teh ukazov v šoli še niso spoznali, so bili takšni rezultati pričakovani. Pri četrti nalogi na predtestu so se morali učenci odločiti, kateri ukaz bi uporabili, da bo figura v Scratchu povedala določeno besedilo. S tem sem skušala preveriti, če učenci razumejo daljšo kodo, ki je bila sestavljena tudi iz operatorjev. Osem učencev je na to vprašanje odgovorilo pravilno in trije narobe. Opazila sem, da je eden od učencev pravilno odgovoril na tretje in četrto vprašanje, ostali pa so na enega odgovorili pravilno in na drugega napačno. Eden izmed učencev je obe nalogi rešil napačno. Rezultati pri tretji nalogi so bili pričakovani, saj učenci operatorjev v šoli še niso spoznavali. Tisti učenci, ki so pravilno odgovorili na to vprašanje, so pri trditvi o tem, ali Scratch uporabljajo tudi doma, označili s 5, kar pomeni, da so imeli širše predznanje iz Scratcha. Iz tega sklepam, da so že sami preizkušali operatorje in so zato pravilno odgovorili. Pri četrti nalogi pa so ravno tisti, ki so operatorje že uporabljali, odgovorili narobe, saj se jim je verjetno prvi odgovor zdel preveč enostaven in so označili drugo možnost, ki je bila sestavljena iz več delov.
Tretja naloga na potestu je preverjala doseganje učnih ciljev iz računalništva, oziroma, ali učenec razume kodo, ki je sestavljena iz operatorjev in vhodno-izhodnega ukaza za vprašanje. Sedem učencev je pravilno rešilo celotno nalogo, medtem ko je eden to nalogo pustil prazno. Ostali trije so pravilno obkrožili odgovor, pustili pa so prazno drugo podvprašanje. Vsi učenci, ki so to nalogo reševali, so torej pravilno odgovorili na prvo vprašanje, kjer je bilo potrebno obkrožiti pravilen odgovor. Učenci so torej razumeli pogojni stavek in so vedeli, kaj se zgodi, če vtipkamo določen odgovor (ukaz za branje vrednosti iz tipkovnice, vhodni ukaz). Večina je tudi vedela, kaj je potrebno vpisati, da se bo prikazal določen napis (ukaz za izpis na zaslon, izhodni ukaz), le trije učenci so to pustili prazno.
Analiza vprašalnika
Na koncu druge šolske ure so učenci poleg potesta izpolnili še vprašalnik, s katerim smo želeli izvedeti njihovo oceno pri računalništvu in matematiki, njihovo mnenje o Scratchu, preveriti odnos do učne snovi ter izvedeti, kako bi sami ocenili svoje znanje šestih konceptov iz računalništva: spremenljivke, operatorji, pogojni stavek, zanke, naključna števila in vhodno- izhodni ukazi.
Pri matematiki ima 5 učencev oceno odlično, prav dobro 4 učenci in 2 učenca oceno dobro.
Pri računalništvu ima 6 učencev oceno odlično, prav dobro pa 5 učencev.
V prvem delu so morali učenci označiti, koliko se strinjajo s posamezno trditvijo od 1 do 5 (1 – se sploh ne strinjam, 2 – se ne strinjam, 3 – ne morem se odločiti, 4 – se strinjam, 5 – se zelo strinjam).
26 1. trditev: »Rad izdelujem igre v Scratchu.«
Pri prvi trditvi je 10 učencev označilo trditev s 5, kar pomeni, da se s trditvijo zelo strinjajo.
Eden izmed učencev je trditev označil s 4. Večina učencev torej zelo rada uporablja Scratch za izdelovanje iger. Rezultati te trditve so bili pričakovani, saj so učenci sami izbrali ta izbirni predmet, poleg tega pa je Scratch učencem zanimiv zaradi veliko možnosti, ki jih ponuja, in enostavne uporabe.
2. trditev: »Scratch uporabljam tudi doma.«
S to trditvijo so se popolnoma strinjali štirje učenci, kar pomeni, da Scratch pogosto uporabljajo. Eden izmed učencev je izbral možnost 4, štirje učenci so izbrali možnost 3, kar pomeni, da včasih uporabljajo Scratch. Dva sta izbrala 1, kar pomeni, da Scratcha nikoli ne uporabljata tudi doma.
3. trditev: »Projekt (igrica s kvizom), ki sem ga izdelal, se mi zdi zelo dober.«
Učenci so bili na splošno zelo zadovoljni s projektom, ki so ga izdelali, saj so pri tej trditvi vsi označili z oceno 4 ali 5. Popolnoma se je s to trditvijo strinjalo osem učencem, ostali trije pa so se strinjali.
4. trditev: »Všeč mi je bilo izdelovanje projekta (igrica s kvizom).«
Učencem je bilo izdelovanje kviza zelo všeč, saj jih je 10 označilo popolno strinjanje s to trditvijo, le eden je pri tej trditvi označil oceno 3. Tudi sama sem opazila, da je bilo učencem izdelovanje projekta všeč.
5. trditev: »Všeč mi je bilo igranje igrice oziroma projekta, ki sem ga naredil.«
Podobno kot je bilo učencem všeč izdelovanje projekta, jim je bilo všeč tudi igranje igrice v obliki kviza, ki so ga naredili. Večina učencev je pri tej trditvi označila oceno 5, eden je označil 4 in eden 3.
V drugem delu vprašalnika so učenci ocenili svoje znanje šestih konceptov, ki so jih pri urah spoznali oziroma utrjevali. Učenci so Scratch uporabljali že skoraj celo leto, zato so nekatere koncepte že poznali. Nova koncepta sta bila predvsem naključna števila in spremenljivke.
V tabeli je za vsako trditev zapisano število učencev, ki je obkrožilo posamezen odgovor.
Vrednost 5 pri oceni 5 v prvi vrstici torej pomeni, da je 5 učencev obkrožilo, da svoje znanje uporabe naključnih števil označuje z oceno odlično.
27
Samoocenjene ravni znanja o konceptih Ocena 1 Ocena 2 Ocena 3 Ocena 4 Ocena 5
Uporabiti naključna števila. 0 0 0 6 5
Uporabiti spremenljivke. 0 0 2 1 8
Uporabiti operator za množenje. 0 0 1 2 8
Preveriti, ali je odgovor pravilen. 0 0 1 2 8
Ponavljanje istega zaporedja ukazov. 1 0 1 1 8
Postaviti vprašanje v Scratchu. 0 1 1 2 7
Tabela 2: Rezultati samoocenjevanja učencev
Učenci so na splošno ocenjevali svoje znanje optimistično, z zelo visokimi ocenami, čeprav menim, da njihovo znanje ni bilo tako zelo dobro, zlasti po analizi njihovih projektov. Glede na to, da so pri urah prvič srečali naključna števila, spremenljivke in operatorje, bodo za odlično razumevanje potrebovali še nekaj več vaj. V primeru, da bi jim dala kasneje kakšno dodatno nalogo, ki ne bi bila sestavljena na podoben način, predvidevam, da bi imelo kar nekaj učencev težave s tem. Poleg tega so bili nekateri učenci bolj samostojni pri programiranju v Scratchu kot drugi, ki so večinoma čakali, če jim bo kdo drug pokazal, kako se kakšno stvar naredi.
Analiza izdelkov učencev
Po koncu ure sem učencem naročila, naj shranijo svoje izdelke na namizje, da sem jih lahko tudi po uri pregledala. Učenci nimajo ustvarjenih uporabniških računov v Scratchu in uporabljajo različico za namizje, zato sem shranila projekte na takšen način.
Pri pregledu izdelkov sem opazila predvsem to, da so učenci poskušali narediti podoben projekt-kviz, kot sem jim ga na začetku pokazala. Ugotovila sem, da bi bilo morda bolje, če jim kode za ustvarjanje kviza v Scratchu na začetku ne bi pokazala, saj bi tako verjetno učenci delali bolj samostojno in bi bili bolj ustvarjalni. Veliko učencev je uporabilo dve figuri, pri čemer je ena figura postavljala vprašanja, druga pa ni imela posebne vloge. Nekateri izdelki so imeli tudi veliko manjših pomanjkljivosti, saj je učencem na koncu zmanjkovalo časa, da bi napake popravili. Takšne napake so bil vidne pri projektu na spodnji sliki, ko je učenec bloke postavil na napačna mesta in izpis računa ni bil pravilen, poleg tega pa ni uporabil zanke, da bi se računi večkrat ponovili.
28
Slika 4: Zaslonska slika Scratcha za projekt z napakami
Nekateri učenci so uspeli dodati v svoj projekt tudi zanko tako, da so se vprašanja naključno generirala in je uporabnik dobil več različnih vprašanj.
Slika 5: Zaslonska slika Scratcha za projekt, ki je vseboval zanko
29
Slika 6: Zaslonska slika Scratcha za projekt, ki je vseboval zanko in dve figuri
Spodnja slika prikazuje projekt, ki je imel še nekaj dodatnih elementov, ki jih je učenec sam dodal. To je na primer spreminjanje izgleda figure za vsak pravilen odgovor in začetni pozdrav ter na koncu napis, da je kviza konec. Vendar pa podobno kot pri prejšnjih kvizih, tudi ta potrebuje še kakšno dodatno izboljšavo, saj se balerina ne vrne na začetno mesto, ko program ponovno zaženemo. Ostali projekti so si bili večinoma zelo podobni zgornjima projektoma, zato jih ne bom posebej izpostavljala.
Slika 7: Zaslonska slika Scratcha za projekt, ki je vseboval dodatne zamisli učenca
30
Končna ugotovitev po analizi projektov je, da so imeli učenci premalo časa, da bi projekti pravilno delali. Poleg tega bi bilo bolje, če jim sama kode svojega projekta-kviza na začetku ne bi pokazala, ampak bi jim morda le pokazala delovanje projektov in dala podrobna navodila o tem, kaj naj projekt-kviz vsebuje. Tako bi učenci sami dobili več idej in bi bili projekti bolj različni. Z analizo predtestov in potestov sem ugotovila, da je bilo znanje poštevanke že na začetku solidno, saj so večinoma vsi učenci pravilno rešili obe nalogi iz matematike. Na potestu so bili rezultati še nekoliko boljši kot na predtestu, torej so učenci pri uri res utrdili znanje poštevanke. Poleg tega so učenci izboljšali znanje iz računalništva, saj so na potestu veliko bolje reševali nalogi kot na predtestu. Večina je na potestu pravilno rešila obe vprašanji, le nekaj je bilo neodgovorjenih vprašanj.
Z analizo vprašalnikov o uspehu, predznanju iz Scratcha in odnosu do obravnavane teme smo ugotovili, da imajo učenci radi Scratch in da jim je bilo izdelovanje projekta v obliki kviza všeč. Poleg tega jih nekaj izmed njih uporablja Scratch tudi doma, eden izmed učencev pa mi je med uro povedal, da ima ustvarjen uporabniški račun in da si pri izdelovanju iger v Scratchu pomaga tudi z raznimi vodiči.
Menim, da je pouk, ki temelji na medpredmetnem povezovanju med matematiko in računalništvom smiseln, saj so rezultati testa pokazali napredek v znanju učencev na obeh področjih: matematika in računalništvo.
31
LITERATURA
Brennan, K. (2013). Best of both worlds: Issues of structure and agency in computational creation, in and out of school. Massachusetts Institute of Technology.
Calder, N. (2010). Using Scratch: An Integrated Problem-Solving Approach to Mathematical Thinking. Australian Primary Mathematics Classroom, 15 (4), 9-14.
Farič, M. (2015). Učenje poštevanke s pomočjo družabnih iger. Diplomsko delo.
Gluga, R., Kay, J., Lister, R., Teague, D. M. (2012) On the reliability of classifying programming tasks using a Neo-Piagetian theory of cognitive development. Pridobljeno iz Queensland University of Technology: http://eprints.qut.edu.au/57674/ (26.6.2017).
Kavkler, M., Magajna, L., Košak Babuder, M. (2014). Key factors for successful solving of mathematical word problems in fifth-grade learners. Health Psychology Report, 2 (1).
Marentič Požarnik, B. (2000). Psihologija učenja in pouka, Ljubljana: DZS.
Ministrstvo za izobraževanje, znanost in šport. (2011). Učni načrt: Matematike. Pridobljeno iz http://www.mizs.gov.si/fileadmin/mizs.gov.si/pageuploads/podrocje/os/prenovljeni_UN/U N_matematika.pdf (26.6.2017).
Ministrstvo za izobraževanje, znanost in šport. (2013). Učni načrt: Računalništvo: neobvezni izbirni predmet. Pridobljeno iz
http://www.mizs.gov.si/fileadmin/mizs.gov.si/pageuploads/podrocje/os/devetletka/progra m_razsirjeni/Racunalnistvo_izbirni_neobvezni.pdf (26.6.2017).
O'Neill, S., (2009). Ready – Steady – Code: Numeracy with Scratch. Massachusetts Institute of Technology.
Quinn, S. (2011). An Investigation into Use of Scratch to Teach KS3 Mathematics. Pridobljeno iz: http://scratched.gse.harvard.edu/resources/investigation-using-scratch-teach-ks3-
mathematics (26.6.2017)
Resnick, M. (2013). Sowing the Seeds for a More Creative Society. Presented at EdMedia:
World Conference on Educational Media and Technology 2013.
Resnick, M., Maloney, J., Monroy-Hernández, A., Rusk, N., Eastmond, E., Brennan, K., … Kafai, Y. (2009). Scratch: Programming for all. Communications of the ACM, 52 (11), 60-67.
Rutar Ilc, Z. (2010). Medpredmetne in (kros)kurikularne povezave - priložnost za bolj aktivno vlogo učencev in dijakov. Vzgoja in izobraževanje, 61 (3-4), 6-16.
Rutar Ilc Z., Pavlič Škerjanc, K. (2010). Medpredmetne in kurikularne povezave: priročnik za učitelje. Ljubljana: Zavod RS za šolstvo.
32
Sicherl-Kafol, B. (2008). Medpredmetno povezovanje v osnovni šoli. Didakta, XVIII/XIX, str. 7- 9.
Statista.(2017). Pridobljeno s https://www.statista.com/statistics/347311/connected-device- usage-in-slovenia/ (20. 7. 2017).
Teague, D., Corney, M., Ahadi, A. in Lister, R. (2013). A qualitative think aloud study of the early neo-piagetian stages of reasoning in novice programmers. Proceedings of the Fifteenth Australasian Computing Education Conference, 136, 87-95. Australian Computer Society, Inc.
PRILOGA 1 – PREDTEST
IME:
1. Izračunaj.
5∙8 = 4∙2 =
7∙9 = 6∙10 =
3∙6 =
2. Miha ima doma 5 knjig. Mojca ima 3 krat več knjig kot Miha. Koliko knjig ima Mojca?
Koliko knjig imata oba skupaj?
Računi:
Odgovor: Mojca ima _____ knjig. Oba skupaj imata _______ knjig.
3. Kaj se v Scratchu pokaže na zaslonu, če uporabimo tak ukaz ? Obkroži odgovor, ki se ti zdi pravilen.
9+5
14
4. Kateri ukaz bi uporabil, da bo maček v Scratchu rekel:
Obkroži.
PRILOGA 2 – POTEST IN VPRAŠALNIK
IME:
1. Izračunaj.
6∙6 = 7∙5 =
9∙4 = 8∙3 =
2∙10 =
2. Na tekmovanje v štafetnem teku je prijavljenih 8 ekip. V vsaki ekipi so 4 tekmovalci.
Koliko tekmovalcev bo tekmovalo na tekmi?
Računi:
Odgovor: Na tekmi bo tekmovalo ___________ tekmovalcev.
3. Oglej si spodnji program in odgovori na vprašanji.
Kaj se pokaže na zaslonu, če za odgovor napišemo 20? Obkroži pravilno sliko.
Kaj moramo napisati za odgovor, da bo maček rekel: »Bravo. Odgovor je pravilen.«
____________________________________________________________________
Vprašalnik
Obkroži svojo oceno pri matematiki: 1 2 3 4 5 Obkroži svojo oceno pri računalništvu: 1 2 3 4 5
Označi, koliko se strinjaš s trditvijo.
1 2 3 4 5
Rad izdelujem igre v Scratchu.
Scratch uporabljam tudi doma.
Projekt (igrica s kvizom), ki sem ga izdelal, se mi zdi zelo dober.
Všeč mi je bilo izdelovanje projekta (igrica s kvizom).
Všeč mi je bilo igranje igrice oz. projekta, ki sem ga naredil.
Oceni, kako dobro si se danes naučil:
1 2 3 4 5
uporabiti naključna števila uporabiti spremenljivke
uporabiti operator za množenje preveriti, ali je odgovor pravilen ponavljanja istega zaporedja ukazov postaviti vprašanje v Scratchu
